(3)玻尔理论和能级跃迁
物理“玻尔理论”与“能级跃迁”问题
“玻尔理论”与“能级跃迁”问题—’08备考综合热身辅导系列山东平原一中 魏德田 253100谈到量子理论，人们不能忘记丹麦年轻的物理学家——玻尔的贡献。
玻尔的定态（能量量子化）、轨道量子化、能级跃迁等理论，在解决氢原子的光谱问题上获得空前的成功。
本文，拟对关于“ 玻尔理论”与“能级跃迁”的一些问题作初步地分析和讨论。
一、破解依据欲解决此类问题，大致归纳以下几条依据：㈠轨道半径与能级公式：12r n r n =，21n E E n =，其中n =1，2，3……为轨道量子数，.6.13,1053.01101eV E m r -=⨯=-。
㈡能级跃迁规律：⑴若为辐射跃迁．．．．，则有0＞E E h n m -=ν——称辐射跃迁公式．．．．．．。
⑵若为吸收跃迁．．．．（注：有的光子并不能被原子吸收），则有 0＜E E h n m -=-ν。
——称吸收跃迁公式．．．．．．。
．其中，νh 为光子的能量，n m E E E -=∆为原子初、末能级之差。
㈢几种特殊跃迁：⑴原子从电离态（0=m E ）向某低能态（0＜E n ）的辐射跃迁——电离辐射．．．．。
必辐射能量νh 大于等于相应E ∆“电离能”的光子，并且有“系统动能增量”，亦即E E h k ∆=∆+ν——此式试称电离辐射公式．．．．．．，其中km kn k E E E -=∆，n m E E E -=∆。
⑵原子从某低能态（0＞E m ）向电离态（0=n E ）的吸收跃迁——光致电离．．．．。
若吸收某种频率的光子，其能量E h ∆-≥ν，则原子电离后亦可有“系统动能增量”,亦即E E h k ∆=∆+-ν——此式试称吸收电离公式．．．．．．，E E k ∆∆、意义同上。
特殊地，若系统仅吸收原子、自由电子的动能（局部或全部）后发生电子碰撞电离．．．．．．。
显然，在上式中0=-νh ，则有E E k ∆=∆。
⑶自由电子与原子碰撞所致吸收跃迁——电子俘获．．．．，若碰撞前、后系统的动能分别为kn km E E 、，并且E E km ∆-≥，亦即碰撞前系统的动能大于或等于相应能级差， 则有E E k ∆=∆或n m km kn E E E E -=-——试称谓电子俘获公式．．．．．．，即系统动能的减少等于电子．．．．．．．．．．．．俘获后、前的能级之差。
高中人教物理选择性必修二专题16 光电效应和原子结构——教师版
专题16 光电效应和原子结构（教师版）一、目标要求目标要求 重、难点 光电效应 重难点 康普顿效应 原子的核式结构模型 重点 氢原子光谱与玻尔氢原子模型重点二、知识点解析1．光电效应(1)光电效应现象：光照射在金属板上，金属板表面有电子逸出的现象，把这种电子叫做光电子； (2)爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦认为，光是由一个个不可分割的能量子组成，频率为ν的光的能量子为hν，h 为普朗克常量，这些能量子称为光子．光电效应中，金属中电子吸收一个光子获得能量，其中一部分用于克服金属原子引力做功，剩下的能量表现为光电子的初动能E k ：0E h W k ν=-其中W 0称为金属的逸出功，是使电子脱离金属原子束缚所需做功的最小值，不同金属的逸出功不相同．(3)光电效应的规律：如图1所示①饱和电流逐渐增大两板之间的电压，电流表示数开始时逐渐增大，后保持不变，说明单位时间从K 板逸出的电图1子个数是确定的；光电流的最大值称为饱和电流；入射光的光照强度越大，单位时间内发生光电效应的光电子数目越多，饱和光电流越大；②遏止电压设光电子逸出时的初速度为v 0，改变两极板的电性，使光电子逸出后做减速运动，当电流表示数恰好为零时，两极板间的电压称为遏止电压，用U c 表示：20012c e eU m v h W ν==-可见遏止电压与入射光的频率和金属种类有关，与入射光的光照强度无关； 光电流与电压的关系如图2所示：③截止频率（极限频率）只有入射光的频率超过某一极限值时才会发生光电效应，这个极限值称为入射光的截止频率ν0； 令E k =0，即0=hν0－W 0，解得00W hν=，可见截止频率与金属的种类有关； 若某频率的光照射金属板时不发生光电效应，则无论怎样增大光照强度都不能使金属逸出光电子；而若某频率的光能使金属发生光电效应，极微弱的光照强度也能产生光电子．④瞬时性：当入射光的频率超过截止频率，无论入射光光照强度如何，从照射到逸出光电子的时间不超过10-9s ，即光电效应几乎是瞬时的．2．康普顿效应(1)光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，从而使得传播方向发生变化，这种现象称为光的散射； (2)康普顿效应：美国物理学家康普顿在研究石墨对X 射线的散射作用时，发现部分散射光的波长变长了，经过大量的实验，康普顿提出，光子除了具有能量ε=hν外，同时具有动量p ，如图3所示；图2图3光子的动量为：h pλ=康普顿效应中，光子与晶体中的电子发生碰撞，将一部分动量转移给电子，从而光子的动量减小，对应的波长增大．3．原子结构(1)电子的发现：英国物理学家J．J．汤姆孙认为阴极射线是一种带电粒子流，并在1897年测定了组成阴极射线的粒子的比荷，并将其命名为电子．(2)原子核式结构①汤姆孙的“枣糕模型”：汤姆孙认为原子是一个实心球体，正电荷弥漫性地均匀分布在球体内部，电子镶嵌其中，如图4所示．但“枣糕”模型不能解释高速电子流能透过原子的现象．②卢瑟福的“核式结构”：1911年新西兰英籍物理学家卢瑟福在用α粒子轰击金箔时，发现大部分粒子都穿透金箔，少数粒子有偏转，极少数粒子有较大角度的偏转；卢瑟福认为：在原子内部，正电部分仅占很小的空间，通过计算，原子的直径大约为10-10m，但带正电的核的直径仅有10-15m，而电子充斥在原子空旷的内部中高速运动，如图5所示，这就是卢瑟福提出的原子核式结构．图4(3)质子的发现：1918年，提出原子核式结构的卢瑟福用α粒子轰击氮核得到质子；(4)中子的发现：自卢瑟福发现质子后，科学界认为原子核是由质子组成的，但这与原子的质量有较大的差异，因此卢瑟福预言，原子核内还应有一种不带电的粒子，这种粒子的质量与质子相近；1932年由英国物理学家查德威克利用α粒子轰击铍核得到了这种粒子，并命名为中子．4．玻尔的原子模型利用经典物理学解释原子结构仍然有一定的困难，丹麦物理学家玻尔提出了自己的原子结构假说．(1)轨道量子化电子的轨道半径不是连续的，而是有特定的半径，即电子的轨道是量子化的而不是连续的，原子核内存在分立的轨道；若电子绕原子运动的最小半径为r1，则第n条轨道的半径满足：r n=n2r1电子只能在这些特定的轨道中运动，不可能出现在任意相邻两条轨道之间．(2)能量量子化电子在不同轨道运动时，原子具有不同的能量，玻尔将这些不同的能量值称为能级，原子中具有确定能量的稳定状态称为定态；当电子在最低轨道中运动时，原子具有最小的能量，把原子处于最低能量的状态称为基态，其他能量状态称为激发态；以氢原子核为例，已知电子带电荷量为－e，氢原子核带电荷量为+e，相距为R的Q和q之间具有的电势能为p kQqER=，设电子的轨道半径为r n根据库仑力提供向心力：222nen nv ek mr r=可得电子的动能：22k122e nnkeE m vr==，以及电势能：2p2nkeEr=-故电子在第n条轨道上时，原子的能量为2k p2 nnke E E Er =+=-图5结合r n=n2r1，可知各能级之间的能量满足：12 nE En=氢原子中，E1=－13.6eV．(3)能级跃迁①跃迁：原子由一个能量状态变为另一个能量状态的过程叫做跃迁，对应内部电子轨道的变化，这个过程是不连续的；②频率条件：当电子从某高能级E n向低能级E m跃迁时，会放出能量为hν的光子，hν的大小由前后两个能级的能量差决定：hν=E n－E m，这个规律叫做频率条件；同样，电子从低能级向高能级跃迁时，需要吸收的光子的能量也由频率条件决定，若光子的能量不符合任意两能级的能量差值，电子不会吸收该光子．图6是氢原子的能级图，电子从n=3跃迁至n=1能级；③光子种类：大量电子从第n激发态向基态跃迁时，辐射出的光子种类为(1)2n nk-=种，即跃迁过程中会辐射k种频率的光．④电离：以氢原子为例，使电子彻底脱离原子核束缚的过程称为电离，恰好使电子脱离原子核所需要的能量称为电离能，电子处于不同能级所需要的电离能不相同，即E电=－E n三、考查方向题型1：光电效应的图像分析典例一：（2019高考理综天津卷）如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系。
玻尔理论与氢原子跃迁(含答案)
玻尔理论与氢原子跃迁一、基础知识 （一）玻尔理论1、定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．2、跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em －En.(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s)3、轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．4、氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级图(如图所示) (2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子的能级公式：En ＝1n2E1(n ＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝ －13.6 eV .②氢原子的半径公式：rn ＝n 2r1(n ＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10m.（二）氢原子能级及能级跃迁对原子跃迁条件的理解(1)原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子．只有当一个光子的能量满足hν＝E 末－E 初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E 初向高能级E 末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E 末－E 初时都不能被原子吸收．(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．特别提醒 原子的总能量En ＝Ekn ＋Epn ，由ke2r2n ＝m v2rn 得Ekn ＝12ke2rn ，因此，Ekn 随r 的增大而减小，又En随n 的增大而增大，故Epn 随n 的增大而增大，电势能的变化也可以从电场力做功的角度进行判断，当r 减小时，电场力做正功，电势能减小，反之，电势能增大． 二、练习1、根据玻尔理论，下列说法正确的是( )A ．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B ．处于定态的原子，其电子绕核运动，但它并不向外辐射能量C ．原子内电子的可能轨道是不连续的D ．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差 答案 BCD解析 根据玻尔理论，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，故A 错误，B 正确．玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的，不连续的，C 正确．原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子能量取决于两个能级之差，故D 正确．2、下列说法中正确的是( )A ．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子动能增加，原子势能减少B ．原子核的衰变是原子核在其他粒子的轰击下而发生的C ．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的D ．放射性元素的半衰期随温度和压强的变化而变化 答案 AC解析 原子核的衰变是自发进行的，选项B 错误；半衰期是放射性元素的固有特性，不 会随外部因素而改变，选项D 错误．3、（2000•安徽）根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E 的轨道跃迁到能量为E'的轨道，辐射出波长为λ的光．以h 表示普朗克常量，C 表示真空中的光速，则E ′等于（ C ）A ．E−h λ/cB ．E+h λ/cC ．E−h c /λD E+hc /λ4、欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是 A.用10.2 eV 的光子照射 B.用11 eV 的光子照射 C.用14 eV 的光子照射D.用11 eV 的光子碰撞[命题意图]：考查考生对玻尔原子模型的跃迁假设的理解能力及推理能力.[解答]：由"玻尔理论"的跃迁假设可知，氢原子在各能级间，只能吸收能量值刚好等于两能级之差的光子.由氢原子能级关系不难算出，10.2 eV 刚好为氢原子n=1和n=2的两能级之差，而11 eV 则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者.对14 eV 的光子，其能量大于氢原子电离能，足可使“氢原子”电离，而不受氢原子能级间跃迁条件限制.由能的转化和守恒定律不难知道，氢原子吸收14 eV 的光子电离后产生的自由电子仍具有0.4 eV 的动能.另外，用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地为氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子激发，故正确选项为ACD.例1、一个具有E K0=20.40eV 动能、处于基态的氢原子与一个静止的、同样处于基态的氢原子发生对心碰撞（正碰），则下列关于处于基态的氢原子向激发态跃迁的说法中正确的是（ ） A.不可能发生跃迁 B.可能跃迁到n=2的第一激发态 C.可能跃迁到n=3的第二激发态 D.可能跃迁到n=4的第三激发态【解析】两个氢原子做完全非弹性碰撞时损失的动能最大，损失动能的极值0110.22E E ev ∆==，所以处于基态的氢原子只可能跃迁到n=2的第一激发态。
高中物理：玻尔理论与氢原子的能级跃迁
高中物理：玻尔理论与氢原子的能级跃迁【知识点的认识】氢原子的能级和轨道半径（1）氢原子的能级公式：E n＝E1（n＝1，2，3，…），其中E1为基态能量E1＝﹣13.6eV．（2）氢原子的半径公式：r n＝n2r1（n＝1，2，3，…），其中r1为基态半径，又称玻尔半径，r1＝0.53×10﹣10m．（3）氢原子能级图（如图）①能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态﹣﹣定态．②横线左端的数字“1、2、3…”表示量子数，右端的数字“﹣13.6，﹣3.4，…”表示氢原子的能级．③相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小．④带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，放出光子的能量：hν＝E m﹣E n．特别提醒：能级越高，量子数越大，轨道半径越大，电子的动能越小，电势能越大，原子的能量随能级的升高而增大．【命题方向】题型一：氢原子能级跃迁问题氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1＝﹣54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示．在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（）A．40.8eV B．43.2eV C．51.0eV D．54.4eV分析：当光子的能量和某两个能级之间的能量差相等时才能被吸收，即体现能量的量子化．解答：根据量子理论可以知道，处于基态的离子在吸收光子能量时是成份吸收的，不能积累的．因此当其它能级和基态能量差和光子能量相等时，该光子才能被吸收．A、由能级示意图可知：第2能级和基态能级差为：△E1＝E2﹣E1＝﹣13.6﹣（﹣54.4）＝40.8eV，故A选项中光子能量能被吸收，故A错误；B、没有能级之间的能量差和B中光子能量相等，故B正确；C、第4能级和基态能级差为：△E2＝E4﹣E1＝﹣3.4﹣（﹣54.4）＝51.0eV；故C选项中光子能量能被吸收，故C错误；D、当光子能量大于等于基态能量时，将被处于基态离子吸收并能使其电离，故选项D中的光子能量能被吸收，故D错误故选B．点评：轨道量子化和能量量子化是量子力学的基础，是近代物理学的巨大飞跃，学生要能通过简单的计算理解其意义．【解题方法点拨】1．对原子跃迁条件的理解（1）原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hν＝E末﹣E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E末﹣E初时都不能被原子吸收．（2）原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．（3）原子跃迁条件hν＝E m﹣E n只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．对于光子和处于基态的氢原子作用而使氢原子电离时，只要入射光子的能量E≥13.6eV，氢原子就能吸收．对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于能级差即可．2．量子数为n的氢原子跃迁时辐射光子种数的判定方法：如果是一个氢原子，向低能级跃迁时辐射光子的可能频率种数为（n﹣1）．如果是一群氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光子种数为C．。
原子物理学中的玻尔理论和原子能级跃迁
原子物理学中的玻尔理论和原子能级跃迁原子物理学是研究原子及其组成部分的性质和行为的学科。
在原子物理学中，玻尔理论和原子能级跃迁是两个重要的概念。
本文将介绍这两个概念，并探讨它们在原子物理学中的重要性。
玻尔理论是由丹麦物理学家尼尔斯·玻尔于1913年提出的。
根据玻尔理论，原子由一个中心的原子核和围绕核运动的电子组成。
电子在不同的轨道上运动，每个轨道对应一个特定的能量。
这些轨道被称为能级，而电子在不同能级之间跃迁时会吸收或释放能量。
玻尔理论的重要性在于它为解释原子光谱提供了理论基础。
原子光谱是指原子在受到能量激发后发射出的特定频率的光线。
根据玻尔理论，当电子从一个能级向另一个能级跃迁时，会吸收或释放光子。
这些光子的频率与能级差相关，因此不同原子会发射出不同频率的光线，形成特定的光谱。
原子能级跃迁是指电子从一个能级跃迁到另一个能级的过程。
根据玻尔理论，电子只能在不同能级之间跃迁，而不能停留在中间状态。
当电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出能量；而当电子从低能级跃迁到高能级时，会吸收能量。
这些能级跃迁导致了原子光谱的形成。
原子能级跃迁不仅在原子光谱研究中起着重要作用，还在其他领域有广泛的应用。
例如，在激光技术中，激光器利用原子能级跃迁来产生高强度、单色性好的激光光束。
在核能研究中，原子能级跃迁是核反应的基础，可以用于核能的利用和控制。
除了玻尔理论和原子能级跃迁，原子物理学还涉及其他重要的概念和现象。
例如，量子力学是用于描述原子和微观粒子行为的理论框架。
量子力学通过波函数和算符等概念描述了原子的行为，解释了许多奇特的现象，如波粒二象性和量子纠缠等。
总之，原子物理学中的玻尔理论和原子能级跃迁是两个重要的概念。
玻尔理论为解释原子光谱提供了理论基础，而原子能级跃迁是导致光谱形成的重要过程。
这些概念不仅在原子物理学研究中起着关键作用，还在激光技术和核能研究等领域有广泛的应用。
通过深入研究这些概念，我们可以更好地理解原子的性质和行为，推动科学技术的发展。
波尔理论
三大假设如下：第一，轨道定则：假设电子只能在一些特定的轨道上运动，而且在这样的轨道上运动时电子不向外辐射能量，因而解决了原子的稳定问题（按照经典电磁理论，电子绕原子核做变速运动，会向外辐射电磁波，致使电子向原子核靠近，最后导致原子结构的破坏）第二，跃迁定则：在上述轨道运动时，如果电子从一个轨道跃迁到另一个轨道，就要相应吸收或放出相应的能量。
这个定则很好的解释了原子光谱问题。
第三，角动量定则：电子绕核运动的角动量，必须是普朗克常量的整数倍。
这个定则用于判定哪些轨道是允许的。
综上所述，波尔理论的三大假设，已经初步显示出量子的威力，不过还带有明显的经典物理色彩，比如轨道的概念，无论如何，这三个假设已经向我们展示出了微观世界不连续的特征。
波尔理论的重要性（1）它正确地指出了原子能级的存在，即原子能量是量子化的，只能取某些分立的值。
这个观点不仅为氢原子、类氢离子的光谱所证实，而且夫兰克——赫兹实验证明，对于汞那样的复杂原子也是正确的。
这说明玻尔关于原子能量量子化的假设比他氢原子理论具有更为普遍的意义。
（2）玻尔正确地提出了定态的概念，即处于某一些能量状态En 上的院子并不辐射电磁波，只有当原子从一些能量状态En 跃迁到亮一些能量状态Em 时才发射光子，光子频率v 由Hv= En - Em 决定。
事实证明这一结论对于各种院子是普遍正确的。
（3）由玻尔的量子化条件L=n?,引出了角动量量子化这一普遍正确的结论。
波尔理论的优缺点它很成功地解释了氢原子光谱，对复杂的却有困难。
此理论的成功之处是把量子论引入原子模型，不过对于电子的运动及位置它承认了经典物理的观点，并用经典力学来计算的。
总得来说玻尔引入量子论是个很了不起的成就。
关于波尔理论电子撞击原子使其跃迁，那么E=E1+E2+△E，E表示电子的动能，E1表示原子的动能，E2表示原电子的动能．△E全部转化为原子里电子的动能，那么电子变到更高一级后库伦力的改变导致其动能的改变，这个动能与撞击而得到的动能是一回事吗，如果不是，又怎么样解释呢，请详细说明．绕原子核旋转的电子由于获得光能能量上升而跃迁到较高能级，彼时该电子能量为En=-(13.6*e)/(n^2)伏特，仅与电子所在电子层数（即主量子数n）有关。
高中物理玻尔教案
高中物理玻尔教案
教学内容：波尔模型的提出及氢原子的能级结构
教学目标：
1. 了解波尔模型的基本概念和假设。
2. 掌握氢原子的能级结构和能级跃迁的原理。
3. 理解氢原子光谱线的产生原理及应用。
教学重点：
1. 波尔模型的提出及基本概念。
2. 氢原子的能级结构和能级跃迁原理。
教学难点：
1. 理解氢原子的能级结构和能级跃迁的影响。
2. 理解氢原子光谱线的产生原理及应用。
教学准备：
1. 讲义、PPT等教学辅助材料。
2. 适量的氢原子模型或仿真装置。
3. 氢光谱实验相关材料。
教学步骤：
1. 导入：通过实验或图片展示氢光谱线，并引导学生思考相关问题。
2. 概念讲解：介绍波尔模型的提出及氢原子的能级结构。
3. 能级分析：利用模型或实验装置进行氢原子的能级分析。
4. 能级跃迁：让学生通过示意图或实验理解氢原子的能级跃迁现象。
5. 光谱线产生：分析氢原子光谱线的产生原理及其应用。
6. 拓展应用：介绍其他元素的光谱线产生原理及应用。
教学总结：
通过本节课的学习，学生应该能够理解波尔模型的提出及氢原子的能级结构，掌握氢原子能级跃迁的原理，理解氢原子光谱线的产生原理及应用，并能够运用所学知识解决相关问题。
教学反思：
本节课重点讲解了波尔模型及氢原子的能级结构，通过实验和理论结合的方式让学生更容易理解并掌握相关知识。
在教学过程中，要引导学生积极思考并提出问题，激发他们的学习兴趣和探究欲望。
2020年高考物理备考微专题精准突破专题6.3 能级跃迁分析(解析版)
2020年高考物理备考微专题精准突破专题6.3 能级跃迁分析【专题诠释】1．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m －E n .(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s)(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．2．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图所示(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n ＝1n 2E 1(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－13.6 eV . ②氢原子的半径公式：r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r 1＝0.53×10－10m.4．定态间的跃迁——满足能级差(1)从低能级(n 小)――→跃迁高能级(n 大)―→吸收能量．hν＝E n 大－E n 小(2)从高能级(n 大)――→跃迁低能级(n 小)―→放出能量．hν＝E n 大－E n 小5．电离电离态：n ＝∞，E ＝0基态→电离态：E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV .n ＝2→电离态：E 吸＝0－E 2＝3.4 eV如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能．【高考领航】【2019·新课标全国Ⅰ卷】氢原子能级示意图如图所示。
光子能量在1.63 eV~3.10 eV 的光为可见光。
要使处于基态（n =1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（ ）A ．12.09 eVB ．10.20 eVC ．1.89 eVD ．1.5l eV【答案】A 【解析】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV 的可见光。
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（3） 玻尔理论和能级跃迁. 2012-4-3命题人：邓老师 学号________. 姓名________.1. 普朗克在1900年将“能量子”引入物理学,开创了物理学的新纪元.人们在解释下列哪组实验现象时,都利用了“量子化”的观点（ ）A.光电效应现象氢原子光谱实验B.光电效应现象α粒子散射实验C.光的折射现象氢原子光谱实验D.光的折射现象α粒子散射实验2. 如图所示,1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级.处在n =4能级的一群氢原子向低能级跃迁时,能发出若干种频率不同的光子,在这些光子中,波长最长的是（ ） A.n =4跃迁到n =1时辐射的光子 B.n =4跃迁到n =3时辐射的光子 C.n =2跃迁到n =1时辐射的光子D.n =3跃迁到n =2时辐射的光子3. 原子从a 能级状态跃迁到b 能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b 能级状态跃迁到c 能级状态时吸收波长为λ2的光子,已知λ1>λ2.那么原子从a 能级状态跃迁到c 能级状态时将要（ ） A.发出波长为λ1-λ2的光子B.发出波长为1212λλλλ-的光子C.吸收波长为λ1-λ2的光子D.吸收波长为1212λλλλ-的光子4. 图中画出了氢原子的4个能级,并注明了相应的能量E.处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时,能够发出若干种不同频率的光波.已知金属钾的逸出功为2.22eV .在这些光波中,能够从金属钾的表面打出光电子的总共有（ ） A.二种 B.三种 C.四种 D.五种5. 以下说法正确的是（ ）A.当氢原子从n=4的状态跃迁到n=2的状态时,发射出光子B.光电效应和康普顿效应都揭示了光具有波动性C.原子核的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关D.比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子越稳定 6. 如图所示,1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级.用以下能量的光子照射基态的氢原子时,能使氢原子跃迁到激发态的是（ ）A.1.51eVB.3.4eVC.10.2eVD.10.3eV7. 一群处于n=3激发态的氢原子向基态跃迁,发出的光以相同的入射角θ照射到一块平行玻璃砖A 上,经玻璃砖A 后又照射到一块金属板B 上,如图所示,则下列说法正确的是（ ）A.入射光经玻璃砖A 后会分成相互平行的三束光线,从n=3直接跃迁到基态发出的光经玻璃砖A 后的出射光线与入射光线间的距离最大B.在同一双缝干涉装置上,从n=3直接跃迁到基态发出的光形成的干涉条纹最窄C.经玻璃砖A 后有些光子的能量将减小,有些光在玻璃砖的下表面会发生全反射D.若从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子刚好能使金属板B 发生光电效应,则从n=2能级跃迁到基态放出的光子一定能使金属板B 发生光电效应8. 氢原子辐射出一个光子后,根据玻尔理论,下述说法中正确的是（ ） A.电子绕核旋转的半径增大 B.氢原子的能量增大C.氢原子的电势能增大D.氢原子核外电子的速率增大9. 氦原子的一个核外电子被电离,会形成类似氢原子结构的氦离子.已知基态的氦离子能量为E 1=－54.4eV ,氦离子能级的示意图如图所示.可以推知,在具有下列能量的光子中,不能．．被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（ ） A.40.8eV B.43.2eV C.51.0eV D.54.4eV1 2 3 4 ∞n -13.-3.4 -1.5-0.80 E/eV －13.60 －1.51 －0.85 －3.40 0 1 2 3 4 ∞n E/eV10. 下列关于氢原子关谱的说法中,正确的是（ ）A.氢原子光谱是连续的B.氢原子光谱是线状的C.利用连续光谱可进行光谱分析D.氢原子内部的能量是不连续的11. 用光照射处在基态的氢原子,有可能使氢原子电离.下列说法中正确的是（ ） A.只要照射光的光强足够大,就一定可以使氢原子电离 B.只要照射光的频率足够高,就一定可以使氢原子电离 C.只要照射光的波长足够长,就一定可以使氢原子电离 D.只要光照的时间足够长,就一定可以使氢原子电离12. 如图所示为氢原子的能级示意图,一个氢原子处于基态,吸收1个光子后氢原子处于n=4的激发态,在向较低能级跃迁的过程中能向外发出光子,用这些光子照射逸出功为2.49eV 的金属钠,下列说法正确的是（ ） A ．吸收的光子能量为12.75eV B.可能发出6种不同频率的光子C.可能发出的光子中从n=4跃迁到n=3所发出的光波长最小D.金属钠表面所发出光电子的初动能最大值为10.26eV13. 一群氢原子处于同一较高的激发态,它们在向较低激发态或基态跃迁的过程中（ ） A.可能吸收一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条暗线 B.只能吸收一定频率的光子,形成光谱中的一条暗线C.可能发出一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条明线D.只能发出一定频率的光子,形成光谱中的一条明线14. 如图所示为氢原子的能级示意图,用能量为12.3eV 的粒子束去撞击一群处于n=1的氢原子,在跃迁的过程中向外发出光子,下列说法正确的是（ ）A.这群氢原子能发出三种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短B.这群氢原子能发出三种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高C.用这些光照射逸出功为2.49eV 的金属钠,发出的光电子的初动能最大值为11.11eVD.用这些光照射逸出功为2.49eV 的金属钠,发出的光电子的初动能最大值为9.60eV15. 图示为氢原子的能级图,用光子能量为13.06eV 的光照射一群处于基态的氢原子,可能观测到氢原子发射的不同波长有多少种？（ ）A.15种B.10种C.4种D.无数种16. 氢原子的能级如图所示,现让一束单色光照射大量处于基态的氢原子,氢原子只发出三种不同频率的色光.照射光光子的能量是（ ） A.13.6eV B.3.4eV C.12.09eV D.10.2eV17. 能揭示原子具有核式结构的实验是（ ） A.光电效应实验 B.伦琴射线的发现C.α粒子散射实验D.氢原子光谱的发现18. 已知氢原子的能级公式为:12nE E n =,其中113.6eV E =-.现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子,受照射后的氢原子能自发地发出3种不同频率的光,则该照射单色光的光子能量为（ ） A.13.6eV B.12.75eV C.12.09eV D.10.2eV19. 设氢原子从基态向n=2能级跃迁时,吸收的光子波长为λ1,从n ＝2能级向n ＝3能级跃迁,吸收的光子波长为λ2；氢原子从n ＝3能级向低能级跃迁时,所辐射光子的波长可能为（ ）A.λ1B.λ2C.λ1＋λ2 D λ1λ2λ1＋λ220. 设氢原子由n=3的状态向n=2的状态跃迁时放出能量为E.频率为v 的光子.氢原子 A.跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子（ ）n =4 n =3 n =2 n =1 -0.85eV -13.60eVn =5-0.54eV n =4 n =3 n =2 n =1-1.51eV -0.85eV -13.60eV -3.40eVn =5-0.54eV 12 34 ∞n -- 3.4- - 0 E /eVB.由n=2的状态向n=1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC.由n=3的状态向n=1的状态跃迁时放出光子的能量等于6.4ED.由n=4的状态向n=3的状态跃迁时放出光子的频率大于v21. 如图所示为氢原子在n=1,2,3,4各个能级的能量,一群处于n=4能级的氢原子,当它们回到n=1能级的过程中,以下说法中确定的是（ ）A.可能发出3种不同频率的光B.可能发出6种不同频率的光C.可能发出的光子的最大能量为12.75eVD.可能发出的光子的最小能量为0.85eV22. 原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时,有可能不发射光子.例如在某种条件下,铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子,而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子,使之能脱离原子,这一现象叫做俄歇效应,以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子,已知铬原子的能级公式可简化表示为2/n A E n -=,式中n=l,2,3,…表示不同能级,A 是正的已知常数,上述俄歇电子的动能是（ ） A.16/3A B.16/7A C.16/11A D.16/13A23. 如图所示为氢原子的能级示意图,一个氢原子处于基态,吸收1个光子后氢原子处于n=4的激发态,在向较低能级跃迁的过程中能向外发出光子,用这些光子照射逸出功为2.49eV 的金属钠,下列说法正确的是（ ） A.吸收的光子能量为12.75eV B.可能发出6种不同频率的光子C.可能发出的光子中从n=4跃迁到n=3所发出的光波长最小D.金属钠表面所发出光电子的初动能最大值为10.26eV24. 下图为氢原子的能级示意图，图中①.②.③分别表示氢原子由所处激发态向低能级的跃迁，跃迁时所发射的光子的频率和波长分别为ν1.ν2.ν3和λ1.λ2.λ3。
下列说法正确的是（ ）A . λ1>λ2B . λ1>λ3C .ν1>ν2D .ν2<ν325. 用频率为0v 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为123v v v 、、的三条谱线，且321v v v ＞＞，则（ ）A.01v v ＜B.321v v v =+C.0123v v v v =++D.123111v v v =+26. 如图所示，大量氢原子处于能级n ＝4的激发态，当它们向各较低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中正确的是（ ） A.最多只能放出4种不同频率的光子B.从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级放出的光子波长最长C.从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级放出的光子频率最高D.从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级放出的光子波长等于从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级放出的光子波长-0.85e -1.51e-3.40e -13.6e n=1 n=n=n=0－13.60－1.51－3.4012 3 n E /eV∞12 3 4 ∞ －13.6－3.4 1.51 －0.85 0E/eVn（3）玻尔理论和能级跃迁.参考答案1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15A B D C AD C ABD D B BD B ABDC BD B16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26C C C ABD BC BC C ABDC B C22. 解析:1141616 kA A A E A=--=。